CS233133B1 - Vláknité izolační prvky - Google Patents

Abstract

Vynález se týká izolačních prvků odolných vůči vysokým teplotám na bázi anorganických vláken jaké jsou mine- ■« rální a zejména hlinitokřomičitá vlákna. Účelem vynálezu je zvýšení pevnosti hotových prvků a snížení ztrát pojivá při výrobě papírenskou technologií. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo anorganickým pojivovým systémem tvořeným koloidním roztokem oxidu křemičitého a zásaditým chloridem hlinitým.

Description

Vynález se týká vláknitých izolačních prvků odolných vůči vysokým teplotám na bázi anorganických vláken, jako jsou mine- * rální a zejména hlinitokřemičitá vlákna.

¹ f

Anorganická vlákna ve formě volné vlny, plstí, rohoží nebo tuhých desek se používají pro nejrůznější účely, při nichž je požadována vysoká tepelně izolační schopnost za vyšších teplot. Odolnost za teplot do 1 200 Ca výše umožňují hlinitokřemičitá vlákna, připravovaná rozvláknováním roztavených směsí oxidu křemičitého a hlinitého s případnými přísadami, anebo tavením křemičitanů hlinitých. Výrobky z těchto vláken se používají k obložení vnitřních prostor různých druhů pecí, spalovacích komor, reaktorů, jako progresivní izolační materiály v hutnictví a slóvárenství a pod. Nízká objemová hmotnost spolu s vysokou tepelně izolační schopností a dostatečnou odolností prvků v žáru umožnuje příkladně nový, netradiční přístup k řešení konstrukcí pecí , vzhledem k podstatnému snížení hmotnosti vyzdívek. Pro dosažení lepší soudržnosti a vyšších pevností výrobků, než-li může po’ skytnout prosté zplstění samotných vláken, případně zpevnění rouna vpichováním, jo třeba použít přísady pojiv. Homogenní,

stejnoměrně propojené prvky, příkladně desky o rovnoměrné tloušťce a fyzikáli^ě-mechanických vlastnostech se připravují s výhodou tvářením za mokra z vodných suspenzí anorganických vláken a pov jiv, jež se odvodňují ve formách se sítovým dnem, za použití odsávaných sítových forem anebo na nekonečném sítovém pásuj vytvořený mokrý koberec se po případném přilisování vysouší.

Je rovněž možno vnášet roztok pojivá do rouna anorganických vláken prolivem. Jako pojivá je možno použít některé organické a anorganické látky, obvykle ve formě vodných roztoků, koloidních roztoků či disperzí. Druh pojivá se volí v závislosti na požadovaných vlastnostech výrobků, a to z hlediska manipulace

233 133 i chování v provozu při působení vysokých teplot, proudění plynů, vibrací apod., dále s ohledem na technologické požadavky, ekonomii aj. Pro udělení manipulačních či montážních pevností,výrobkům bez nároku na jejich zachování v žáru se používají jen organická pojivá, jako polymerové disperze, Škrob, případně vodné roztoky syntetických pryskyřic, jež po zabudování prvku při pracovních teplotách vyhoří. Tam, kde mají prvky z hlinitokřemičitýoh vláken vykazovat dostatečnou pevnost v žáru, je třeba používat pojivá, zaohovávajioí svoji pojivou schopnost i za vysokých teplot, jmenovitě vhodná anorganická pojivá. Pro tyto účely se osvědčily zejména koloidní roztoky některých oxidů jako oxidu křemičitého, oxidu hlinitého a pod. Obvykle aplikovaný koloidní oxid křemičitý se používá ve formě vodných solů o velikosti částic přibližně v rozmezí 10 - 100/um, stabilizovaných v alkalické nebo kyselé oblasti.

Nevýhodou tváření prvků z anorganických vláken a výše uvedených anorganických pojiv, zejména koloidních roztoků oxidu křemičitého je, že při vysoušení mokrého koberce dochází k migraci pojivá do povrchových vrstev, takže získané prvky vykazují tuhé, zpevněné povrchy a měkké, snadno se rozpojující jádro. Migrace je podporována zvyšováním teploty a intenzity režimu sušeni. Důsledkem takového nerovnoměrného propojení je nestejnoměrnost vlastností výsledných prvků, jejich vysoká rozlupčivost, obtíže při manipulaci a montáži a pod. Proto se používají některé způsoby, jako fixace pojiv ve vláknité struktuře gelací sólu SiOg působením roztoků elektrolytů, jako síranu hlinitého, urychleni gelace působením kyselých nebo alkaliccých plynů, vyvolávajících změnu pH a destabilizací sólu a pod. Vedle určitých

V' technologických obtíží však tyto postupy zapříčiňují*vesměs sníženi pojivé mohutnosti a pokles pevností výsledných prvků.

Další nevýhodou při použití anorganickýoh pojiv je, že při tváření prvků z vodné suspenze složek bez úplné recirkulace podsítových vod, příkladně papírenskou technologií dochází ke ztrátám pojivá zhoršujícím ekonomii výroby.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u vláknitých izolačních prvků podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že

233 133 tyto prvky obsahují 75 až 97 hmotnostních % anorganických vláken, 2 až 20 hmotnostních % koloidního oxidu křemičitého a 0,8 až 7 hmotnostních % zásaditého chloridu hlinitého. Vedle uvedených složek mohou prvky podle vynálezu obsahovat ještě do 8 hmotnostních % organického pojivá, s výhodou polymerové disperze anebo Škrobu, do 10 hmotnostních $· anorganických jemně disperzních látek a dále pomocné prostředky, jako disperganty, povrchově aktiv- ní látky,flokulanty a pbd,.

Výhodou vláknitých izolačních prvků podle vynálezu je jejich rovnoměrná, stejnoměrně propojená struktura a dobrá pevnost a soudržnost za vyšších teplot až do úrovně teplotní odolnosti samotných použitých vláken. Další výhodou je potlačení ztrát pojivá s odcházejícími podsítovými vodami.

Anorganický pojivový systém, tvořený koloidním roztokem oxidu křemičitého a zásaditým chloridem hlinitým Α1λ(0Η)^01. óHgO se dobře zachycuje ve vláknité struktuře odvodňovaného mokrého v

koberce a splňuje tak předpoklady pro použití při formování prvků za mokra v otevřeném okruhu, t.j. bez úplné recirkulace kapalné fáze, jako je tomu u papírenského způsobu. Přítomnost zásaditého chloridu hlinitého vyvolává gelaci koloidního SiO^ a potlačuje jeho migraci při sušení, avšak pojivá schopnost systému je v tomto případě vyšší, nežli při gelaci síranem hlinitým.

Anorganické, jemně disperzní látky působí jako plnivo a zlepšují retenoi při formování; s výhodou lze. použít úletový oxid křemičitý z metalurgických procesů. Pro další zvýšení zejména manipulačních pevností je možno použít přísadu organických pojiv, jmenovitě vodných polymerních disperzní či škrobu.

Vláknité izolační prvky podle vynálezu se příkladně připravují tak, že anorganická vlákna se rozmíchají ve vodě obsahující případně přísadu vhodného smáčedla na suspenzi o koncentraci 0,5 až 5 hmotn.do níž se vnese koloidní roztok oxidu křemičitého v množství cca 0,5 až.10 ml na 100 ml suspenze, dále zásaditý chlorid hlinitý v množství cca 0,0^ až 0,5 g na 100 ml suspenze a vodný 0,1 >-ní roztok flokulantu. Případně se přidá ještě odpovídající množství škrobu anebo polymerové disperze, příkladně na bázi akrylátových kopolyméru a úletový SiOg. Rovnoměrně rozmíchaná suspenze se odvodní na přerušovaně pracujícím anebo kontinuálním

233 133 sítovém odvodnovacím zařízení a vytvořený koberec, se po případném přelisování suší.

Z anorganických vláken je vhodné pro přípravu prvků podle vynálezu použit minerální a zejména hlinitokřemičitá vlákna s teplotní odMností do 1 260 °C.

Vynález bude dále objasněn na příkladech konkrétního lahotoveni takovýchto prvků.

Příklady:

1. Ve 3,6 1 vody bylo rozmícháno 110 g hlinitokřemiČitých vláken, 90 ml 30%-niho koloidního roztoku oxidu křemičitého a ml cca 40%-niho roztoku zásaditého chloridu hlinitého Alg(OH)^CJL. Po desetiminutovém míchání byl odsátím přes jemné sítko, vložené do Buchnerovy nálevky, připraven za přítlaku koláč, z něhož byly po vysušení vyříznuty dva trámečky a použity ke zkoušení. Průměrné hodnoty objemové hmotnosti činily 330 kg/m3, pcvnostzjár tahu za ohybu 0,29 MPa. Po vyžíháni 24 hod. při 1 100 °C činila pevnost v tahu ža ohybu 0,35 MPa, smrštění 2,4$.

2. Ve 3,6 l vody bylo rozmícháno 110 g hlinitokřemiČitých vláken, 75 ml 30%-niho koloidního roztoku oxidu křemičitého, ml 50/ž-ní vodné disperze styren- butylakrylátového kopolyméru, ml 4o 5°-níh.o roztoku Al^OHj^Ci a 3 ml 0,1 $-ního roztoku flokulantu na bázi polyakrylamidu. Zkušební vzorky byly připraveny jako v příkladu 1$ střední hodnoty objemové hmotnosti činily 362 kg/m3, pevnosti v tahu za ohybu 0,98 MPa. Po vyžíháni za podmínek jako v příkladu 1 činila pevnost v tahu za ohybu 0,27 MPa, smrštění 2,8

3. Ve 3,6 1 vody bylo rozmícháno 122 g hlinitokřemiČitých vláken, 10,0 g křemičitého úletu, 90 ml 30%-ního koloidního roztoku oxidu křemičitého, 8 ml 40%-niho roztoku AlgCOH^Cl a 3 ml 0,1 $-ního roztoku flokulantu na bázi polyakrylamidu.

Zkušební vzorky, připravené jak popsáno v příkladu 1, vykazovaly střední hodnoty objemové hmotnosti 340 kg/m3, pevnosti v tahu za ohybu 0,34 MPaj po vyžíháni činila pevnost v tahu za ohybu 0,42 MPa, smrštění 2,1 %.

Claims (4)

1« Vláknité izolační prvky odolné vůči vysokým teplotám na bázi anorganiokých vláken, jako jsou minerální a zejména hlinitokřemičitá vlákna, význačující se tím, že obsahuji 75 až 97 hmotnostních % anorganických vláken, 2 až 20 hmotnostních % koloidního oxidu křemičitého a 0,8 až 7 hmotnostních % zásaditého chloridu hlinitého· *

2. VláknLté izolační prvky podle bodu 1, vyznačující se tím, r že obsahuji do 8 hmotnostních organického pojivá, s výhodou polymerové disperze nebo Škrobu.

3. Vláknité izolační prvky podle bodu 1, vyznačující se tím/ že obsahují do 10 hmotnostních % anorganických, jemně disperzních látek, s výhodou úletového oxidu křemičitého nebo oxidu hlinitého.

4. Vláknité izolační prvky podle bodu 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahují 0,002 až 0,1 hmotnostních % flokulačního činidla s výhodou na bázi polyakrylamidu.